Une méthode simple est décrit pour l'induction de la transition épithélio mésenchymateuse (EMT) dans une variété de types de cellules. Méthodes d'analyse de cellules dans les Etats EMT par immunocytochimie sont inclus.
Épithéliales de transition mésenchymateuses (EMT) est essentiel pour la morphogenèse correcte au cours du développement. Une mauvaise régulation de ce processus a été impliqué comme un événement clé dans la fibrose et la progression des cancers à un état métastatique. Comprendre les processus qui sous-tendent EMT est impératif pour le diagnostic précoce et le contrôle clinique de ces états pathologiques. Fiable induction de EMT in vitro est un outil utile pour la découverte de médicaments, ainsi que d'identifier des signatures d'expression génique communes à des fins de diagnostic. Ici, nous démontrons une méthode simple pour l'induction de l'EMT dans une variété de types de cellules. Méthodes d'analyse de cellules pré-et post-EMT induction par immunocytochimie sont également inclus. En outre, nous démontrons l'efficacité de cette méthode à travers l'analyse de réseau à base d'anticorps et des essais de migration / invasion.
Épithéliales de transition mésenchymateuses (EMT) est le processus par lequel une cellule épithéliale polarisée subit une série de changements résultant dans une cellule très mobiles fibroblaste mésenchymateuses. Ce processus se produit, en partie, par des changements d'expression génique et de la dégradation des jonctions adhérentes, ce qui entraîne une plus grande capacité à migrer et à envahir. Physiologiquement, EMT joue un rôle important au cours du développement embryonnaire et la cicatrisation des plaies. Perte de contrôle adéquat sur EMT peut conduire à la fibrose et les métastases des cancers 1,2.
La réduction de la E-cadhérine à la surface des cellules épithéliales est une étape critique dans la progression d'une cellule dans EMT 3,4. La E-cadhérine est une protéine transmembranaire à passage unique qui interagit directement avec les protéines de cadhérine sur les cellules adjacentes. En plus de son rôle dans l'adhésion cellulaire, la E-cadhérine influences de signalisation cellulaire par l'intermédiaire d'interactions entre la queue cytoplasmique de la E-cadhérine unda variété de protéines régulatrices, notamment β-caténine. β-caténine joue un rôle dans la stabilisation des jonctions adhérentes. Au cours de la signalisation Wnt canonique, β-caténine est libéré de la E-cadhérine et de translocation vers le noyau où elle agit comme un facteur de transcription en aval dans la voie Wnt 3,4,5. Dans le noyau, β-caténine a été démontré que l'augmentation de la transcription de plusieurs facteurs liés à l'EMT-torsion notamment, Slug, la fibronectine, et une variété de métalloprotéases matricielles 3,6.
En plus de Wnt, la signalisation du TGF-β a été montré à jouer un rôle important dans l'induction EMT fois au cours du développement normal et dans les Etats malades 7,8,9. TGF-β est impliqué dans l'EMT qui se produit pendant la formation du voile du palais et dans le cœur en développement 10. Il a également été impliquée dans la fibrose et à la progression du cancer à métastases 7.
La procédure décrite ici provides induction uniforme des EMT dans une variété de types de cellules, sans la nécessité d'une manipulation génétique. Cette procédure utilise un cocktail de la E-cadhérine, sFRP-1, et Dkk-1 anticorps bloquants et Wnt-5a et protéines recombinantes TGF-β1. Ce cocktail est conçu pour bloquer E-cadhérine sur la base d'adhérence tout en améliorant Wnt et la signalisation du TGF-β. La capacité de robuste EMT induction est essentiel pour la compréhension de la biologie de ce processus et comment le manipuler à des fins thérapeutiques. Marqueurs communs actuels de EMT, la E-cadhérine (downregulated dans EMT) et la vimentine (régulés à la hausse dans EMT), peuvent être trouvés co-exprimé dans les cancers et donc ne fournissent pas les meilleurs marqueurs de diagnostic de cellules métastatiques potentiels 12. Fait important, l'analyse d'une variété de types de cellules qui ont subi EMT est utile de développer des signatures d'expression des gènes communs qui peuvent être utilisés à des fins diagnostiques dans le cancer et la fibrose 11. En outre, des études récentes ont démontré que EMT peut jouer un rôle dans la formation des cellules souches cancéreuses, ce qui suggère que les cellules qui ont subi EMT peuvent être utiles pour le criblage de médicaments pour identifier des composés qui peuvent cibler ces cellules 13.
Les méthodes précédentes pour EMT induction ont généralement utilisé stimulation TGF-β ou de la modification génétique. Bien que le TGF-β seul a été représenté pour induire EMT dans certains types cellulaires, il a maintenant été démontré que le TGF-β est nécessaire pour EMT, mais elle n'est pas suffisante dans tous les types cellulaires 6,14. Utilisation de la modification génétique pour EMT induction prend du temps et de main-d'œuvre. La méthode décrite ici utilise une combinaison de facteurs, y compris, la E-cadhérine anti-humain, sFRP-1 anti-humain, DKK-1 anti-humain, Wnt-5a humaine recombinante, et TGF-β1 humain recombinant pour induire de manière fiable EMT. Cette combinaison de facteurs est conçu pour bloquer l'adhésion sur la base E-cadhérine, une étape cruciale pour EMT induction 4, et d'améliorer la signalisation Wnt en ajoutant la protéine Wnt-5a ainsi que l'utilisation des anticorps bloquant les inhibiteurs de Wnt, sFRP-1 et Dkk -1. Wnt et la signalisation du TGF-β se sont révélés agir dans une boucle autocrine pour induire et maintenir la stat des cellules mésenchymateusese 6. Cette méthode permet d'éviter l'induction d'une manipulation génétique et est plus efficace que d'utiliser le TGF-β seuls. Fait important, nous sommes en mesure d'observer l'induction de l'EMT dans des types cellulaires, y compris les cellules MCF7 et des cellules PANC-1, qui ont été précédemment montré non seulement de répondre à la stimulation de TGF-β (figure 5) 14.
Les cellules traitées avec le Supplément spectacle EMT induisant Media morphologie fusiforme moins compact et augmenté (figure 1). En outre, il existe une diminution de l'expression de surface E-cadhérine concurrente avec une augmentation de l'expression de la fibronectine, qui sont caractéristiques d'EMT (figures 2 et 3). Marqueurs mésenchymateuses supplémentaires tels que des escargots et vimentine sont également régulés à la hausse dans les cellules induites EMT que par rapport aux témoins non induites (figure 4). Migration et l'invasion des capacités accrus sont les principales caractéristiques fonctionnelles des cellules mésenchymateuses. Dans in vitro </em> Migration et l'invasion des essais, les cellules traitées avec le supplément EMT induisant médias ont démontré une capacité accrue de manière significative à migrer et envahir (Figure 6).
Cette méthode simple pour EMT induction est utile pour l'étude de la signalisation EMT comme démontré à l'aide des données d'expression de matrice d'anticorps présentés dans la figure 7. Différents types de cellules peuvent être comparées pré-et post-EMT induction pour obtenir les signatures d'expression communs associés à EMT, comme l'augmentation de la CREB phosphorylée et ERK1 / 2 vu dans les deux cellules MCF7 et induit EMT-A549. S133 phosphorylation de CREB et stimule la liaison de l'ADN a été montré à agir en aval de TGF-β1 induit par EMT-15. ERK1 / 2 phosphorylation a également été montré à agir en aval de TGF-β1 induit par EMT-16. Les différences dans les voies de signalisation entre les différents types de cellules peuvent aussi être élucidées comme on le voit avec l'augmentation de la GSK-3β phosphorylation dans les cellules A549 par rapport p70S6K phosphorylation in MCF7. GSK-3β phosphorylation sur la serine 9 diminue elle fonction, et GSK-3β a été montré pour inhiber le facteur de transcription pro-EMT, Snail 17. En revanche, p70S6K induit une activité d'escargot et sa phosphorylation est associée à l'activation de cette protéine 18.
Dans l'ensemble, l'induction simple et fiable de EMT, en particulier dans les cellules précédemment indiquées ne pas répondre uniquement à TGF-β, est utile pour comprendre la biologie des EMT, l'identification des signatures d'expression communs pour une utilisation en tant que marqueurs pronostiques, et le développement et l'évaluation de nouveaux traitements pour le cancer et les maladies fibrotiques.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier Julia Hatler et Martin Ramsden (R & D Systems) pour une discussion utile et évaluation des manuscrits.
Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
Epithelial cells of interest | We have tested: A431, A549, HT29, T98G, MCF10A, MCF7, and PANC1 | ||
EMT Inducing Media Supplement | R & D Systems | CCM017 | |
Recombinant Human TGF-β1 | R & D Systems | 240-B | Used at 10ng/ml |
Anti-E-Cadherin NL557 conjugated antibody | R & D Systems | NL648R | Used at a 1:10 dilution for immunocytochemistry |
Anti-E-Cadherin | R & D Systems | MAB1838 | Used at 0.1 μg/ml for western blotting |
Anti-Fibronectin | R & D Systems | MAB1918 | Used at 10 μg/ml for immunocytochemistry; Used at 0.5 μg/ml for western blotting |
Anti-GAPDH | R & D Systems | AF5718 | Used at 0.2 μg/ml for western blotting |
Goat Anti-Mouse NL493 Secondary Antibody | R & D Systems | NL009 | Used at a 1:200 dilution for immunocytochemistry |
Donkey Anti-Goat HRP Secondary Antibody | R & D Systems | HAF109 | Used at 1:2000 for western blotting |
Goat Anti-Mouse HRP Secondary Antibody | R & D Systems | HAF007 | Used at 1:2000 for western blotting |
EMT 3-Color Immunocytochemistry Kit | R & D Systems | SC026 | Used according to the manufacturer’s instructions. This kit contains directly conjugated antibodies against E-cadherin, Vimentin, and Snail. |
96 Well BME Cell Invasion Assay | R & D Systems | 3455-096-K | This kit was used according to the manufacturer’s recommendations. |
Proteome Profiler Human Phospho-MAPK Array Kit | R & D Systems | ARY002B | This kit was used according to the manufacturer’s recommendations19. |
Mounting Media | R & D Systems | CTS011 | |
0.4% Trypan Blue Solution | Life Technologies | 15350-061 | |
1X Phosphate Buffered Saline (PBS) | |||
95% Ethanol | |||
Bovine Serum Albumin | Sigma | A3311 | |
Normal Donkey Serum | Jackson Labs | 017-000-121 | |
Triton-X-100 | Roche Molecular Biochemicals | 789-704 | Dilute in 1X PBS to make a 10% stock solution |
Paraformaldehyde | Sigma | P6148 | Dilute in 1X PBS to a 4% working concentration. |
DAPI Solution | Sigma | D9542 | Make stock solution at 14.3mM by dissolving in water. Working solution is a 1:5000 dilution of the stock solution in 1X PBS. |
Fine pointed curved forceps | Thermo-Fisher Scientific | 08-875 | |
12 mm coverslips | Carolina Biological | 633009 | |
Nonfat dry milk | Used at 5% in TBST for blocking in western blotting | ||
TBST [25mM Tris, pH 7.4, 0.15M NaCl, 0.1% Tween 20] | For western blotting blocking and washing | ||
PVDF Membrane | For western blotting | ||
4-20% SDS-page gel | For western blotting | ||
ECL substrate | For western blotting | ||
15 ml conical tubes | |||
Plates/flasks, tissue culture treated | |||
24-well plates, tissue culture treated | |||
Pipettes / pipette tips | |||
Pipet Aid / pipets | |||
Hemocytometer | |||
37 °C Water Bath | |||
37 °C/5%CO2 Incubator | |||
Centrifuge | |||
Inverted light microscope | |||
Fluorescence microscope |